Вугілля та продукти його переробки
Якщо нафта і природний газ є основним джерелом насиче¬них і ненасичених вуглеводнів, то відносно ароматичних вугле¬воднів, безсумнівно, перевага належить вугіллю. Це тверде паливо посідає чільне місце в розвитку промисловості органічного синтезу як постачальник хімічної сировини. Його природні за¬паси набагато перевершують запаси нафти і природного газу. В Україні вугледобування зосереджено в трьох басейнах: Донецькому та Львівсько-Волинському кам'яновугільних басейнах, Дніпровському буровугільному басейні.
Вугілля — це тверда горюча копалина органічного по¬ходження, що утворилася з вимерлих рослин і планктону в результаті діяльності мікроорганізмів.
Масова частка вільного вуглецю у гірській породі доволі незначна (10 % у кам'яному вугіллі, кілька відсотків у бурому вугіллі). Викопне вугілля складається переважно із складних циклічних органічних сполук, що містять елементи: вуглець [Карбон], водень [Гідроген], кисень [Оксиген], азот [Нітроген], сірку [Сульфур], домішки неорганічних речовин (золу) та вологу. Масова частка золи та вологи може досягати 50 % і більше.
Основним способом переробки кам'яного вугілля є коксу¬вання. Цей процес здійснюється на коксохімічних заводах, де вугільна шихта переробляється в спеціальних камерах при температурі до 1000—1200 °С. Камери відокремлені одна від одної опалювальними простінками, в каналах яких спалюють газоподібне паливо (коксовий або доменний газ) для підтри¬мання високої температури. Кілька десятків таких камер утво¬рюють батарею коксових печей. При нагріванні органічні речовини, що входять до складу кам'яного вугілля, зазнають складних хімічних перетворень, утворюючи леткі продукти, що збираються у газозбірнику. В камерах залишається кокс — твердий пористий матеріал, що складається з вуглецю та золи. Після завершення коксування кокс подають до башти гасіння, де його зрошують водою. Кокс використовують у металургійній промисловості як відновник для добування заліза з руд.
При охолодженні летких продуктів конденсуються кам'яно¬вугільна смола, аміачна вода і залишаються газоподібні речовини — коксовий газ.
З кам'яновугільної смоли, вихід якої невисокий (до 4 %), фракціонуванням добувають велику кількість цінних орга¬нічних речовин: бензол [бензен] і його гомологи, фенол, нафта¬лін [нафтален], антрацен та інші важливі продукти, які знахо¬дять застосування у виробництві вітамінів, духмяних речовин, стимуляторів росту рослин, гербіцидів, барвників тощо.
Після фракціонування залишається чорна маса — пек, який використовується у шляховому будівництві, для виготовлення електродів, кровельних матеріалів, лаків (пековий лак), неза¬мінних при фарбуванні залізних та дерев'яних конструкцій.
В аміачній воді містяться аміак та солі амонію, їх вилуча¬ють з розчину і направляють на виробництво азотних добрив.
Коксовий газ після очищення у своєму складі містить 60 % водню, 25 % метане, 5 % оксиду вуглецю (II), 2 % етилену, 4 % азоту, 2 % оксиду вуглецю (IV), 2 % — інших газів. Він використовується як паливо в промисловості, а також як хімічна сировина. З коксового газу, наприклад, виділяють водень для різних синтезів.
Таким чином, з вугілля, завдяки значній різноманітності його складу, можна добувати незрівнянно ширший асортимент продуктів, ніж з нафти і природного газу.
Не можна не відзначити і негативний вплив коксохімічного виробництва на навколишнє середовище. Так, з однієї коксової печі при звичайному завантаженні шихти в атмосферу надхо¬дить 3—5 кг вугільного пилу; 2,2 кг оксиду вуглецю (II); 1,6 кг пари кам'яновугільної смоли та масел; 0,57 кг вуглеводнів; під час вивантаження готового коксу — 2,8 кг пилу; 0,6 кг оксидів азоту.
Істотним процесом, що зумовлює міграцію хімічних речовин з коксових батарей у навколишнє середовище, є гасіння коксу. Коли вода стикається з розпеченим коксом, з башт гасіння виді¬ляється багато водяної пари, яка містить велику кількість різноманітних домішок. Білі «султани» парогазової суміші, що періодично з'являються над баштами гасіння — характерна ознака «краєвиду» коксохімічного заводу.
Беззаперечно, деякі заходи, спрямовані на зменшення нега¬тивного впливу на довкілля, проводяться. Так, за допомогою спеціальних вбирників уловлюється сірководень, що виділяє¬ться з коксового газу. З нього добувають сірчану кислоту, яка використовується на коксохімічних заводах для виробництва сульфату амонію.